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Dossier

Bioraffinerieprozesse und biobasierte Produkte

Von Ulf Prüße | 27.05.2022


AT Institut für Agrartechnologie
HF Institut für Holzforschung

Die effiziente Herstellung biobasierter Chemikalien und Produkte in Bioraffinerien ist eine der zentralen Herausforderungen der Bioökonomie. Wir entwickeln und bewerten verschiedene Bioraffinerieprozesse zur Nutzung agrarischer und forstlicher Rohstoffe.

Ohne die mannigfaltigen Produkte der chemischen Industrie ist das moderne Leben undenkbar. Kunststoffe, Arzneimittel, Farben und Lacke, Wasch- und Reinigungsmittel, um nur einige zu nennen, werden derzeit in hochintegrierten Prozessketten ganz überwiegend aus fossilen Rohstoffen, vor allem Erdöl, hergestellt.Zwar werden auch heute schon nachwachsende Rohstoffe aus Land- und Forstwirtschaft eingesetzt, aber in der Zukunft gilt es, diesen Anteil deutlich zu erhöhen. Dazu sollen diese Rohstoffe – in  Anlehnung an die Verarbeitung von Erdöl in derzeitigen Raffinerien – in sogenannten Bioraffinerien zu den gewünschten Produkten umgesetzt werden. 

Einbau in Wertschöpfungsketten

In Bioraffinerien müssen die nachwachsenden Rohstoffe in der Regel zunächst in ihre Bestandteile ­­– Kohlenhydrate, Fette und Öle, Lignin, Proteine – aufgeschlossen werden. Diese werden dann in verschiedenste Zwischen- oder Endprodukte umgewandelt.

Sie stehen dann als biobasierte Chemikalien, Polymere oder Materialien direkt als marktfähige Produkte zur Verfügung oder werden zu solchen weiterverarbeitet. Einerseits lassen sich Zwischenprodukte herstellen, die in bestehende Wertschöpfungsketten der chemischen oder weiterverarbeitenden Industrie eingespeist werden können (sogenannte Drop-in-Produkte); sie liefern damit dieselben Produkte, wie wir sie heute kennen. Andererseits können komplett neue Wertschöpfungsketten entwickelt werden.

Welcher Weg beschritten wird, hängt nicht nur von den Produkteigenschaften und der Prozessökonomie ab. Zunehmend wichtig geworden sind auch deren Eigenschaften hinsichtlich Umwelt- und Klimaverträglichkeit, in Summe also die Nachhaltigkeit des Produktes und seines Herstellungsweges.

Internationale Einbindung

Im Thünen-Institut bearbeiten wir sowohl technologische Fragestellungen zur Herstellung biobasierter Chemikalien, Polymere und Materialien als auch begleitende ökonomische Fragen und Nachhaltigkeitsbewertungen. Dabei untersuchen wir im Rahmen von Einzelprojekten und institutsübergreifenden Projekten Aspekte der gesamten Wertschöpfungskette. Darüber hinaus arbeiten wir in zahlreichen nationalen und internationalen Arbeitsgruppen im Bereich Bioraffinerien und Nachhaltigkeitsbewertung sowie in relevanten Zertifizierungsgremien mit. Besondere Schwerpunkte unserer Tätigkeit liegen in den Bereichen:

  • Biomasseaufschluss und Pyrolyseverfahren
  • Biotechnische und chemische Konversionsverfahren
  • Biobasierte Kunststoffe und Materialien

Mit unseren Forschungsarbeiten untersuchen, entwickeln und bewerten wir verschiedene Bioraffinerieprozesse und tragen zur internationalen Standardisierung bei. Flankiert von Nachhaltigkeitsbewertungen identifizieren wir bestmögliche Konversionsrouten von nachwachsenden Rohstoffen zu biobasierten Produkten. Gleichzeitig ermöglichen unsere Forschungsarbeiten eine sachkundige und kompetente Politikberatung.

Expertise

Biomasseaufschluss und Pyrolyseverfahren

Wir arbeiten daran, nachwachsende Rohstoffe möglichst vollständig für die Erzeugung von Plattform-Chemikalien und Energie zu nutzen. Dafür sind chemische, enzymatische und thermochemische Aufschlussverfahren von zentraler Bedeutung.

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Biomasseaufschluss und Pyrolyseverfahren

Biotechnische und chemische Konversionsverfahren

Chemieprodukte lassen sich nicht nur aus Erdöl, sondern auch aus Biomasse herstellen. Dazu müssen sie aber biotechnisch und/oder chemisch umgewandelt und weiterverarbeitet werden. Im Thünen-Institut entwickeln wir effiziente Wege.

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Biotechnische und chemische Konversionsverfahren

Biobasierte Kunststoffe und Materialien

Ohne synthetische Polymere, Kunststoffe und Materialien ist unser Leben kaum vorstellbar. Wir bewerten und entwickeln nachhaltige, biobasierte Alternativen wie Polymere für Klebstoffe, Faserverbundwerkstoffe, Polyurethanschäume und Holz-Polymer-Werkstoffe.

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Biobasierte Kunststoffe und Materialien

Interview

„Auch Bioplastik muss vernünftig entsorgt werden“

Interview mit Dr. Ulf Prüße, Thünen-Institut für Agrartechnologie, über das, was Kunststoffe aus Zucker und Stroh für Klima und Umwelt leisten können – und was nicht.

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„Auch Bioplastik muss vernünftig entsorgt werden“

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